蔗渣水解液酸催化制备糠醛及其萃取分离

首先,蔗渣在高温下通过酸性水解制备了水解液和水解渣;然后,水解液经深度酸解制备了糠醛,并以有机溶剂萃取分离了水相中的糠醛;水解渣经硫酸盐蒸煮制备了浆料纤维。采用FTIR、XRD、SEM、TG对蔗渣及水解渣进行了表征,利用UV-Vis吸收光谱对水解液中的木糖及深度酸解液中的糠醛进行了定量检测。对蔗渣预水解条件、糠醛的有机溶剂萃取条件进行了考察。结果表明,在反应温度160℃、液固比(mL∶g)为6∶1、浓硫酸用量为0.176%(以绝干蔗渣质量计,下同)的条件下,预水解反应3 h后,水解液中木糖质量浓度最高(41.72 g/L);水解液在170℃下深度酸解90 min,深度酸解液中糠醛质量浓度最高可达15.91 g/L,糠醛收率最高为59.60%。以V(1,2-二氯乙烷)∶V(正丁醇)=9∶1的混合溶剂萃取深度酸解液中糠醛(有机相与水相体积比为2∶1),糠醛分配系数最高为7.62,糠醛的萃取率可达93.53%。浆料中α-纤维素质量分数高达93.41%,纤维长径比为29.9,细小纤维占比34.7%。

地黄中水苏糖的分离与脱色

用超滤法和吸附法对地黄水苏糖提取液进行了初步分离和脱色。考察了微滤预处理、操作压力、温度及体积浓缩比对膜通量的影响,确定的最佳超滤工艺为:压力0.10 MPa,温度50℃,体积浓缩比8。应用该工艺可使w(水苏糖)由28.3%提高到40.5%,对溶液的脱色率达72.4%。将超滤透过液分别用活性炭、A l2O3和5种离子交换树脂进一步脱色,活性炭的脱色效果最佳,进而考察了活性炭用量、温度、脱色时间及pH对脱色率的影响。确定的最佳脱色条件为:温度50℃,活性炭0.3 g/L,脱色时间2.5 h,pH 4.0。在该条件下,脱色率可达99.1%。

磷酸改性的Hβ分子筛催化合成对甲氧基苯乙酮

在磷酸改性的Hβ分子筛催化剂作用下,以苯甲醚和乙酸酐为原料,通过Friedel-Crafts酰基化反应合成了对甲氧基苯乙酮。通过XRD和NH3-TPD表征研究了磷酸的改性作用。系统地考察了反应温度、催化剂用量和反应时间对乙酸酐转化率的影响,确定了最佳反应条件:反应温度120℃、催化剂用量2.0g、反应时间2h。在催化剂的4次套用实验中,乙酸酐的转化率和对甲氧基苯乙酮的选择性均大于99.0%。

丙炔醇-丁炔二醇-水溶液的渗透汽化分离研究

用PDMS复合膜从实际的丙炔醇-丁炔二醇-水溶液中渗透汽化分离丙炔醇。实验证明,膜渗透汽化可以实现丙炔醇的选择性分离,对水的分离因子可达3.78;丁炔二醇被膜完全截留;丙炔醇通量对温度具有敏感性,通量随着温度的增加上升得很快,丙炔醇通量在25℃时为45.28g/(m2.h),在60℃时为243.24g/(m2.h),显示了PDMS膜从这个体系中分离丙炔醇具有某种优势;对实验数据进行线性回归,证明丙炔醇通量和温度的关系可以用Arrhenius公式表征。为工业上用PDMS膜渗透汽化分离提纯丙炔醇提供参考。

改性二氧化硅固载磷钨酸催化合成环己酮甘油缩酮

以酸活化的活性二氧化硅为载体,采用化学键合的方法制备了3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)化二氧化硅负载的Keggin型磷钨酸催化剂(HPW/APTES-SiO2),用红外光谱分析、X射线衍射、比表面积(BET)测定、热重-差热分析对催化剂进行了表征。将该催化剂用于合成环己酮甘油缩酮的反应,实验结果表明,2-羟甲基-1,4-二氧杂螺环[4,5]癸烷是主要产物,在优化反应条件下得到环己酮转化率为92.7%,主产物的选择性达97.8%,且催化剂便于从反应体系中分离,能重复使用4次。

离子交换纤维柱分离纯化辣椒碱类化合物

考察了ZB-2强碱性阴离子交换纤维柱分离纯化指天椒中的辣椒碱类化合物。通过对离子交换纤维吸附前后扫描电镜图分析,表明吸附上了物质,并由红外光谱图分析证实所吸附的物质为辣椒碱类化合物。考察了上柱液pH、质量浓度、流速、上样量与离子交换纤维吸附量的关系,讨论了解吸条件中乙醇体积分数、流速、用量与离子交换纤维解吸率的关系,确定了离子交换纤维柱分离纯化的最佳工艺参数,得到在该条件下辣椒碱类化合物的质量分数由4.5%提高到92.0%,同时收率达72.3%。结果表明,离子交换纤维柱能快速分离纯化辣椒碱类化合物。

V-SBA-15分子筛的制备及其对乙苯制苯乙酮反应的催化性能

以聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(简称P123)为模板剂,正硅酸乙酯为硅源,前驱体为柠檬酸氧钒配合物,采用水热法在酸性条件下制备了V-SBA-15有序介孔材料。考察了不同晶化时间、模板剂用量等因素对介孔分子筛V-SBA-15制备的影响。结果表明,最优晶化时间为96 h、模板剂用量n=1.0〔以n(P123)/n(V+Si)计〕,在该条件下所制备的材料具有类似于分子筛SBA-15高度有序的六方介孔结构,且活性组分钒在介孔氧化硅基体中均匀分散。用XRD、FTIR、BET、SEM及TEM等方法对制备的分子筛V-SBA-15进行结构表征,同时在乙苯制苯乙酮反应中以苯乙酮选择性及收率来验证催化剂的催化性能。结果表明,在催化氧化乙苯制苯乙酮反应较优工艺条件下,苯乙酮选择性及收率分别为82.0%和38.60%。

H103大孔吸附树脂分离纯化苦参碱与氧化苦参碱

通过对比苦参总碱在9种大孔树脂上的静态吸附,筛选出对苦参总碱吸附能力较强的H103树脂;研究了H103树脂对上述两种生物碱的吸附等温曲线及吸附动力学行为;考察了苦参总碱在H103树脂上的动态吸脱附过程,用薄层色谱法(TLC)对洗脱液跟踪分析,用高效液相色谱法(HPLC)检测苦参碱、氧化苦参碱含量,确定了动态吸脱附的过程参数。结果表明,H103树脂对苦参总碱的等温吸附可采用Freundlich方程描述;由吸附动力学曲线得H103树脂在100 min内达到平衡,具有较快吸附速度,吸附动力学规律可用二级速率方程表示;动态吸脱附过程的洗脱条件为:用体积分数30%乙醇-体积分数25%氨水(体积比115∶1),体积分数80%乙醇梯度洗脱,氧化苦参碱先被洗脱,苦参碱随后,两种生物碱可达到很好的分离,经计算苦参碱收率为90.1%,氧化苦参碱收率为85.3%。

固体酸催化剂SO_4^(2-)/C-TiO_2-CeO_2的制备与表征

用高温磺化法制得复合型稀土改性固体酸催化剂SO_4^(2-)/C-TiO_2-CeO_2,以油酸和甲醇的酯化反应为探针反应,考察了稀土氧化物CeO_2的质量分数、磺化温度、磺化时间对催化剂SO_4^(2-)/C-TiO2-CeO2催化活性的影响。催化剂SO_4^(2-)/C-TiO_2-CeO_2的最佳制备条件为:CeO_2的质量分数为2%(以活性炭质量计)、磺化温度为200℃、磺化时间为10h。该条件下制备的催化剂用于催化油酸与甲醇的酯化反应,酯化率可达到94.78%。利用FTIR、XRD、SEM、DTG、XRF对固体酸催化剂进行了表征,结果表明:稀土氧化物CeO_2和金属氧化物TiO_2共同作用可固化SO_4^(2-),并与SO_4^(2-)形成配位结构,增强了固体酸催化剂的催化性能并提高了其热稳定性。

离子液体应用于连续催化酯化制备乙酸乙酯

首先在间歇反应条件下考察了基于吡咯烷酮/咪唑阳离子的5种硫酸氢盐离子液体作为催化剂用于乙酸和乙醇酯化反应的催化活性,并与浓硫酸进行了比较。然后选取成本最低和催化效果较佳的离子液体——2-吡咯烷酮硫酸氢盐离子液体([Hnhp]HSO4),采用反应精馏技术,进行了连续酯化制备乙酸乙酯的研究。结果表明,当釜液酸醇比为6∶1(均为摩尔比),[Hnhp]HSO4用量为乙酸物质的量的0.5%,釜温110℃,原料进料速度为40 m L/h,进料醇酸比为1.02∶1,回流比为1,回流酯流速为35 m L/h,反应48 h,塔顶粗酯的酯含量达94%~96%,过程可保持较好的连续性和稳定性。相比于传统的浓硫酸催化剂,离子液体[Hnhp]HSO4对设备腐蚀性小,对环境友好。

离子液体/盐双水相萃取分离锁阳中熊果酸

利用1-丁基-3-甲基咪唑氯([Bmim]Cl)和磷酸氢二钾(KH2PO4)双水相体系萃取分离锁阳中熊果酸,首先对[Bmim]Cl质量分数、KH2PO4质量分数、熊果酸粗提取液质量分数、NaCl质量分数、pH进行单因素研究,确定双水相体系组成为质量分数25%[Bmim]Cl-21%KH2PO4。然后,利用Box-Benhnken Design实验,对黄酮粗提取液质量分数、pH、NaCl质量分数进行了优化,结果表明:粗提液质量分数8.5%、NaCl质量分数1%、pH=4.7,熊果酸萃取率可达97.85%,与预测值98.3%接近。说明该优化工艺具有可行性。

CuO-ZnO-ZrO_2催化剂低温深度脱除液相丙烯中微量一氧化碳的性能

采用共沉淀法制备了CuO-ZnO-ZrO2催化剂,并研究其在低温脱除液相丙烯中微量CO的应用情况。通过XRD、BET、SEM等测试表明,CuO-ZnO-ZrO2催化剂中的ZrO2以无定形状态存在,可以显著增大比表面积和孔容积,促进CuO和ZnO的分散。在CO脱除应用中,还原预处理对于催化剂是必不可少的一步,并且还原温度显著影响催化剂的CO脱除性能。160℃还原活化的催化剂具有77.3%的还原度,在50℃、3.0 MPa的反应条件下,可将液相丙烯中体积分数1.0×10-5的CO脱除低至2×10-8,达到聚合级烯烃对CO脱除深度的要求,并且稳定性能良好。CO2杂质的引入降低了CuO-ZnO-ZrO2催化剂对CO的脱除深度,表明CO2气氛对CO的脱除起到一定的抑制作用。

SiO2固化SO3H-功能化离子液体催化合成油酸甲酯

以1,3-丙烷磺内酯和巯基改性纳米二氧化硅球为原料,采用化学键合接枝法获得固化SO3H-功能化离子液体的酸催化材料（SiO2-IL）。采用NMR、FTIR和热分析方法对SiO2-IL的结构和热稳定性进行了表征。考察了SiO2-IL在油酸与甲醇酯化反应中的催化活性,分析了影响其催化性能的关键因素及原因。结果表明,该离子液体自身所具有的酸性以及固化过程中化学键合接枝程度均对其催化性能有所影响。对反应工艺条件进行了优化。结果表明,在反应温度60℃、n（甲醇）∶n（油酸）=12∶1、m（SiO2-IL）∶m（油酸）=0.09∶1.00、反应时间5 h条件下,油酸甲酯收率最高为94%,催化材料经重复使用5次后,油酸甲酯收率仍可达74%。

硝基苯在负载型非晶态合金催化剂Ni-B/K_2Ti_6O_(13)上加氢合成苯胺

非晶态Ni-B催化剂具有优异的催化加氢性能,但其稳定性差限制了其推广应用。该文采用特殊结构的K2Ti6O13为载体,通过浸渍-化学还原法制备了负载型非晶态合金催化剂Ni-B/K2Ti6O13,考察其催化硝基苯加氢的性能。采用XRD、TG、TPR、比表面积-孔径分布测试对催化剂进行了表征。结果表明,在非晶态Ni-B催化剂中加入适量的K2Ti6O13稳定了催化剂表面的Ni-B物种,提高了非晶态Ni-B催化剂的活性和稳定性。Ni适宜负载量(Ni的理论质量与K2Ti6O13质量的百分比)为30%时,在反应温度为100℃、氢气分压为2.0 MPa的条件下反应120 min,硝基苯的转化率和苯胺的选择性分别可达99.5%和98.0%,并且催化剂循环使用6次后转化率和选择性分别为98.0%和93.0%。

磺酸功能化钛纳米管催化合成乙酰丙酸正丁酯

以水热法合成的二氧化钛纳米管为载体,将其与3-巯丙基三甲氧基硅烷、双氧水反应,制备了磺酸功能化钛纳米管催化剂(TNTs-SO_3H),采用XRD、FTIR、TEM、TG、UV-Vis及Hammett指示剂法对催化剂的结构和性能进行了表征与测试。以催化合成乙酰丙酸正丁酯为探针反应,考察了TNTs-SO_3H的催化性能。结果表明:当n(乙酰丙酸)∶n(正丁醇)=1∶5、TNTs-SO_3H用量为乙酰丙酸质量的10%、反应温度120℃、反应时间4 h时,乙酰丙酸正丁酯的收率可达86.5%,TNTs-SO_3H重复使用7次后,乙酰丙酸正丁酯收率仍达81.2%。

磷钨酸插层锌钛水滑石的制备及催化脂肪酸甲酯环氧化反应

采用离子交换法制备了一系列磷钨酸根插层Zn-Ti水滑石,利用XRD、FTIR、SEM对所制催化剂进行了表征。结果表明,磷钨酸根插层锌钛水滑石后仍保持原有的骨架结构。用制备的类水滑石催化脂肪酸甲酯环氧化反应,考察了所制催化剂的催化性能。当n(过氧化氢)∶n(原料双键)=1.5∶1,催化剂用量为脂肪酸甲酯质量的7.0%,在70℃下反应7 h时,脂肪酸甲酯转化率可达90.6%,环氧化产物选择性可达86.0%,优于Zn-Ti水滑石,其对脂肪酸甲酯环氧化反应显示出较高的催化活性。插层水滑石重复使用5次后,催化性能仍较稳定。

铁改性Cu／Zn／MgO催化剂对合成气制低碳醇的影响

采用共沉淀-浸渍法制备了Fe改性的Cu/Zn/Mg O催化剂,研究了其CO加氢制低碳醇的催化性能。采用低温氮气吸附-脱附、XRD、H2-TPR和CO-TPD表征了Fe的添加对催化剂的影响。结果表明,Fe的加入形成了Mg Fe2O4相,有助于Fe、Mg物种的分散。适量Fe增强了催化剂表面对CO吸附强度,有利于C2+醇的合成。当Fe加入量n(Fe)/n(Cu)=0.15时,总醇中C2+醇质量分数w(C2+醇)由未加Fe时的19.6%增加到59.7%,C2+醇时空收率由23.3 g/(kgcat·h)增加到45.3 g/(kgcat·h)。

吗啡啉离子液体磷钨酸盐的合成及其催化制备生物柴油

通过两步法合成了阴离子为磷钨酸根的两种离子液体杂多酸盐（[C3SO3Hnhm]3PW（12）O（40）和[Nbmm]3PW（12）O（40））。采用~1HNMR、FTIR、元素分析和TGA对两种离子液体磷钨酸盐的结构、组成和热稳定性进行了测定;同时,对其溶解性和pH进行了测定。以大豆油和甲醇的酯交换反应为模型反应,考察了[C3SO3Hnhm]3PW（12）O（40）的催化活性。结果表明：当n（甲醇）∶n（大豆油）=14∶1,[C3SO3Hnhm]3PW（12）O（40）质量分数为大豆油和甲醇总质量的4%、反应时间6 h、反应温度100℃时,脂肪酸甲酯（生物柴油）的收率为94.90%。催化剂的重复性考察结果表明：该催化剂经回收、真空干燥后、重复使用6次,活性无明显降低。

玄武岩催化甲烷裂解制C_2烃

以天然玄武岩为甲烷裂解催化剂,通过XRF、XRD、SEM及XPS对催化剂组成、结构、表面活性物种进行了研究。利用固定床反应装置考察了不同反应温度、空速条件下玄武岩催化甲烷裂解制C_2烃的效果。结果表明,在气体空速为4 L·h-1条件下,当反应温度为1 225 K时,甲烷的转化率为7.66%,C_2烃的选择性为33.64%;当反应温度升至1 325 K时,甲烷的转化率可达17.13%,同时C_2烃的选择性为27.21%。相同温度下,气体空速越大,乙烷的选择性越高,乙炔的选择性越低。催化剂活性因表面积炭的产生而降低,积炭类型为芳烃积炭。

[Bmim]Cl-AlCl3离子液体催化1,2-苯并苊醌的合成

研究了氯代1-甲基-3-丁基咪唑-三氯化铝([Bmim]Cl-AlCl3)离子液体催化蒽与草酰氯的Friedel-Craft酰基化反应。GC/MS分析发现生成了1,2-苯并苊醌(又名1,2-蒽乙二酮),用GC法考察了不同反应条件对1,2-蒽乙二酮收率和选择性的影响。当AlCl3在[Bmim]Cl-AlCl3离子液体中的摩尔分数为0.67,m{[Bmim]Cl-AlCl3}∶m(蒽)=8∶1,n(草酰氯)∶n(蒽)=2∶1,反应温度45℃,反应时间6 h时,1,2-蒽乙二酮收率为88.2%,选择性可达100%。[Bmim]Cl-AlCl3离子液体5次循环使用后,1,2-蒽乙二酮的收率和选择性仍达88.0%和99.6%。经萃取、重结晶等方法得到了w(1,2-蒽乙二酮)=98.3%的产品,通过熔点测定、GC、GC/MS、FTIR和1HNMR对反应产物进行了定性和定量分析。